浅谈软土地基的加固措施
2015-07-27
引言
随着我国基础建设的飞速发展，高等级公路建设也得到了快速发展。由于公路软土路基的存在，使得高等级公路达不到高速营运、行车安全、乘坐舒适、经济节省的使用要求，严重影响了经济和社会效益。在软土路基处理过程中，如何保证结构安全、提高道路使用质量，节约工程投资，将具有十分重要的意义。
一、软土地基处理的必要性
软土地基是指压缩层主要由淤泥及淤泥质土、吹填土、杂填土或其他高压缩性土层组成的地基。我们认为，只要外荷加在土基上，就有可能出现过大的变形和强度不够等现象，使建筑物(路基、桥涵等构造物)出现下沉、裂缝甚至破坏，这种地基都应视为软土地基。软土地基常会引起以下几个大问题：（1）由于道路等级高，路堤填土高，引起路基的沉降，路堤的失稳；（2）桥头路堤和桥台的沉降差，在高速行使下，引起跳车；（3）软基沉降量超出施工后允许范围；（4）软基上结构物的沉降、涵管弯曲；（5）软基上各类路面结构类型的设计与施工存在问题。
因此,在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除不利的影响。
二、软土地基加固处理应考虑的因素
1、路基状况
在路基加固中，软土层浅而薄，常用简单的表层处理法。重要的构造物基础常用开挖换填法。若软土层较厚，应使用其他方法配合表层处理法。夹有砂层且厚度较薄的软土层，一般采用表层处理法、强夯法等方法，即使是5cm的砂层也是有效排水层，在土质调查中不要遗漏。软土层厚且无砂层的情况，因排水距离长，固结沉降需很长时间，强度也不增长。因此，沉降处理常用表层排水法。在浅层部位堆积有4m以上厚度砂层，以下为软弱粘土层的情况。一般来说，稳定不成问题，只需沉降处理，常用强夯法。
2、道路性质
道路等级愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时，可先铺简易路面，待沉降结束后，再铺正式路面以节约资金。同时路堤的设计高度与宽度也是选择处理方法时要考虑的重要因素。如采用换填法时，宽而低的路堤易发生局部破坏；反之窄而高的路堤，下面易被换填。路堤越宽越高，则地基产生压力球的根部越深，而引起深处粘土层沉降。在设计高度大而稳定有危险的情况下，采用强夯法将受到限制
3、施工环境
不同的施工环境选用的处理方法不同，经济性也不同。比如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等，在选择施工方法时必须考虑。同时在路堤高度较而地基特别软弱的情况下，周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样，在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时，应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。不能采用这类方法时，应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护，否则应考虑以高架构造物代替路堤。
三、软土地基加固措施
软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差和流变性强等工程特性，一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。不同的措施是有其针对性的,有时需要采用综合治理，软土路基处理方法较多，分类也各有不同，常用的处理方法主要有：
1、塑料排水板
要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理的范围，用小竹签定出每根排水板的具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头上安放好，开动打桩机锤打钻杆，将塑料排水板送入设计深度，把钻杆提上来，将地面上的塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根排水板的施工。施工中一定要注意“回带”现象，即虽然钻头打至设计深度，但提升钻杆时，塑料排水板随钻杆提升而上升的现象，此时要采用在钻头用短钢筋头等办法防止“回带”现象。打设塑料排水板的设备有两种：一种为履带式打桩机，另一种为门架式插板机(带导轨)。要求用能打入设计深度的静力式或振动式设备，不可用锤击式或水冲式。套管插入杆为扁平状或圆形，内径应大于排水板的宽度，长度应大于排水板的设计长度，在打设中要保护排水板不被损坏。这种方法的优点是：排水板是工厂生产的，质量容易控制，成本较低；在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况；断面小，对地基扰动小；打设机械轻，可用于较软的地基。
2、砂井排水法
这种方法是在软土层设置垂直排水井，一般由中砂或粗砂构成，国内也有用纸板的。方法是用下端装有埋入式桩靴的钢管打入土中，然后从上端灌入砂子，分层夯实，同时将管向上拔起，直至桩孔灌满砂，形成砂井。在粘性土中也可先打入木桩，拔出桩后在孔中填砂夯实。根据施工方法的不同有打入式和振动式。打入式与振动式的区别在于砂井施打时用锤还是用振动器。砂井布置一般为等距离梅花形或正方形。砂井填料可选天然级配的中砂或粗砂，粒径为0.3-lOmm，小于0.3mm部分应筛除，含泥量不应超过2%。
3、粉体喷射法
是通过特别的施工机械，用压缩空气把粉状或粒状的加固材料，通过和地基土强制的搅拌混合，使地基土和加固材料发生化学作用，在稳定地基土的同时提高其强度。由空气输送的加固材料，向着通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转均匀散布在整个空隙轨迹面内，进而和地基土搅拌并混合在一起，和加固材料分离后的空气就沿着搅拌轴，由轴与土的缝隙处排出地面。根据土的性质和加固目的，可以选择石灰或水泥为加固材料，由于完全不使用水，能避免对环境的污染。
4、灰土挤密桩
当软土地层含水量过大或过小时，可采用灰土挤密桩。含水率过大时，可往孔内填干土粉或石灰粉，以吸去部分水分，或快速成孔浇灌或边成孔边下套管，或成孔后下套管；含水率过小时，应预先浸湿加固范围内土层，成孔顺序应先外圈、后里圈并间隔进行。对已成孔应防止受水浸湿，且应当天回填夯实。为避免夯打造成缩颈堵塞，应打一孔填一孔。当桩孔较密、土质松软时，应采取间隔跳打夯实。孔填料前应先夯打孔底3-4锤；根据试验测定的密实度要求，随填随夯，严格控制下料速度和夯击次数；回填料应拌和均匀，并控制其含水量；每个孔填料用量应与计算用量基本符合；夯锤质量不宜小于lOOkg；锤型以梨形或枣核形较合适，这有利于夯实边缘土，不宜采用平头夯锤，落距一般应大于2m；如果地下水位较高，应降低水位后再回填夯实。已出现疏松、断裂或夹层的，应用洛阳铲将其全部取出来，并按规定重新填夯灰土，达到设计要求。认真按操作规程施工，灰土要按配合比称量，搅拌要均匀，干湿要适度。每次下灰厚度、数量、落锤高度、夯击次数要按试验规定做到前后一致，施工中严格按质量评定标准进行抽样检验。
结束语
软基处理技术在公路施工中比较常见，软基处理的方法也很多，软土地基的处理质量会直接影响到路基的基础承载力，在道路工程软土路基处理中，需要结合地基状况、道路性质、周边环境等因素的实际情况，充分考虑各种处理技术的优势和缺陷，以保障施工的质量。
